氨基寡糖素对绿豆叶片防御酶活性和产量的影响

陈文晋 ，赵存虎 ，贺小勇 ，范雅芳 ，张自强 ，孔庆全 ，杨永兴，鲍吝智，张雄飞，谢淑娟

（1.内蒙古自治区农牧业科学院植物保护研究所，内蒙古 呼和浩特 010031；2.内蒙古 自治区农牧业科学院特色作物研究所，内蒙古 呼和浩特 010031；3.包头市土默特右旗苏波盖乡综合保障和技术推广中心，内蒙古 美岱桥 014111；4.通辽市科尔沁左翼后旗农牧技术推广中心，内蒙古 甘旗卡 028199；5.内蒙古托克托县农牧技术推广中心，内蒙古 双河 010200；6.通辽市开鲁县麦新镇综合保障和技术推广中心，内蒙古 麦新 028413）

绿豆［Vigna radiata（L.）Wilczek］是具有生育期短、抗旱耐瘠薄、喜温且固氮养地等[1-4]特点的作物，同时也是高蛋白、低脂肪、医食同源作物，在内蒙古具有悠久的栽培历史。随着国内外市场对绿豆需求量的增加，其种植面积逐年扩大[5]。氨基寡糖素是一种新型的生物农药，具有诱导植物产生防御反应、激活植物的系统性免疫能力、减轻农作物病害、提高产量、改善品质[6-8]的作用，可减少化肥、农药的使用量，降低农业生产过程对生态环境造成的污染。前人利用氨基寡糖素进行种子处理[9-10]，通过不同喷施浓度[11-12]、不同喷施时期[13-14]对不同作物和果树试验，结果表明氨基寡糖素能够提高作物的抗逆性[15]、抗病性[16-17]，并能增产增效[18-19]。另有研究表明，氨基寡糖素还能提高豇豆对锈病的抗性并增加产量[20-22]。

截至目前，尚未有将氨基寡糖素应用于绿豆的研究。本研究以冀绿0816绿豆品种为材料，采用正交试验设计方法，分析浸种浓度、喷施浓度和喷施时期对绿豆生理指标和产量的影响，以期确定氨基寡糖素的最优处理方式，为提高绿豆产量提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验所用绿豆品种为冀绿0816，由内蒙古自治区农牧业科学院植物保护研究所食用豆课题组提供；氨基寡糖素由河北中保绿农作物科技有限公司提供。

1.2 试验方法

试验于2018—2019年在内蒙古自治区农牧业科学院试验地进行，采用浸种浓度（A）、喷施浓度（B）和喷施时期（C）三因素五水平正交设计，共25个处理，小区宽3 m、长6 m，小区面积为18 m2，行距0.5 m，每个小区播种6行，因素水平及正交设计组合分别见表 1、表 2。

1.3 指标及测定方法

1.3.1 取样

现蕾期、盛花期、成熟期各取绿豆主茎功能叶片1次，共计取样3次。

1.3.2 生理指标的测定

试验对防御酶（SOD、POD、PPO）的活性进行测定，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑光化还原法，过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法，多酚氧化酶（PPO）活性采用邻苯二酚法[23]；利用SPAD-502型叶绿素计测定叶片的叶绿素含量（SPAD值），每片叶选取3点测定，取平均值，测定时避开叶脉部位。

1.3.3 产量指标的测定

田间收获时每个小区随机取样10株室内考种，调查产量因子指标：单株荚数、单荚粒数、单株粒重、百粒重；每小区除去边行选取12 m2进行测产。

1.4 数据处理及统计分析

试验数据采用Microsoft Excel 2010和SPSS 22.0软件进行统计和分析处理。

2 结果与分析

2.1 氨基寡糖素不同处理对绿豆叶片生理指标的影响

2.1.1 氨基寡糖素不同处理对绿豆叶片中SOD活性的影响

由图1可知，浸种浓度（A）不同水平中A1、A2、A3、A4处理对绿豆叶片SOD活性的影响均显著高于 A5（清水浸种）处理（P<0.05）；现蕾期 A1、盛花期A2、成熟期A3处理绿豆叶片SOD活性最高，分别为 78.49、107.33、42.17 U/g，显著高于其他浸种浓度处理（P<0.05），最大值与最小值差值分别为30.16、19.81、8.68 U/g。

图1 不同试验因素绿豆叶片SOD活性

喷施浓度（B）不同水平处理表现为现蕾期B1和B5处理绿豆叶片SOD活性显著高于其他喷施浓度处理（P<0.05）；盛花期B5处理绿豆叶片SOD活性显著高于其他喷施浓度处理（P<0.05），且在盛花期时达到峰值，为105.83 U/g，最大值与最小值的差值为8.40 U/g；成熟期B3处理绿豆叶片SOD活性（38.92 U/g）显著高于其他喷施浓度处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为2.09 U/g。

喷施时期（C）不同水平处理表现为现蕾期C3处理绿豆叶片SOD活性（64.91 U/g）显著高于其他喷施时期处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为7.00 U/g；盛花期C2处理绿豆叶片SOD活性（103.24 U/g）显著高于其他喷施时期处理（P<0.05），C3和C4处理差异不显著（P>0.05），最大值与最小值的差值为5.21 U/g；成熟期C3和C4处理绿豆叶片SOD活性差异不显著（P>0.05），分别为39.01、38.84 U/g，但显著高于其他喷施时期处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为4.10 U/g。各因素在成熟期时的极值分别为浸种浓度RA=8.68、喷施浓度RB=2.08、喷施时期RC=4.10，即3个因素对绿豆叶片SOD活性的影响顺序为浸种浓度（A）>喷施时期（C）>喷施浓度（B）。

2.1.2 氨基寡糖素不同处理对绿豆叶片POD活性的影响

由图2可知，浸种浓度（A）不同水平处理对绿豆叶片中POD活性的影响为现蕾期A3和A4差异不显著（P>0.05），分别为 49.73、49.43 U/g，显著高于A1、A2和 A5处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为2.90 U/g；盛花期A4处理绿豆叶片POD活性（144.95 U/g）显著高于其他浸种浓度处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为2.66 U/g；成熟期A3处理绿豆叶片POD活性（122.29 U/g）显著高于其他浸种浓度处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为7.45 U/g。

图2 不同试验因素绿豆叶片POD活性

喷施浓度（B）不同水平处理对绿豆叶片中POD活性的影响为现蕾期B1、B4和B5差异不显著（P>0.05），分别为48.49、48.90、48.91 U/g，显著高于B2和B3喷施浓度处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为0.93 U/g；盛花期B5处理绿豆叶片POD活性（144.09 U/g）与 B2、B4差异不显著（P>0.05），显著高于B1、B3处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为0.82 U/g；成熟期B1处理绿豆叶片POD活性（121.35 U/g）显著高于其他喷施浓度处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为5.33 U/g。

喷施时期（C）不同水平处理对绿豆叶片POD活性的影响为现蕾期C2处理绿豆叶片POD活性（49.00 U/g）显著高于其他喷施时期处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为1.04 U/g；盛花期C4处理绿豆叶片POD活性（144.63 U/g）显著高于C1、C2、C5处理（P<0.05），与 C3处理差异不显著（P>0.05），最大值与最小值的差值为1.40 U/g；成熟期C3处理绿豆叶片POD活性（121.56 U/g）显著高于其他喷施时期处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为5.22 U/g。各因素在成熟期时的极值分别为浸种浓度RA=7.45、喷施浓度RB=5.22、喷施时期RC=5.32，即3个因素对绿豆叶片POD活性的影响顺序为浸种浓度（A）>喷施时期（C）>喷施浓度（B）。

2.1.3 氨基寡糖素不同处理对绿豆叶片PPO活性的影响

由图3可知，浸种浓度（A）不同水平处理对绿豆叶片中PPO活性的影响为现蕾期A1处理（635.66 U/g）显著高于其他浸种浓度处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为75.38 U/g；盛花期A3处理绿豆叶片PPO活性（845.56 U/g）显著高于其他浸种浓度处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为41.00 U/g；成熟期A2处理绿豆叶片PPO活性（460.01 U/g）显著高于其他浸种浓度处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为18.88 U/g。

图3 不同试验因素绿豆叶片PPO活性

喷施浓度（B）不同水平处理对绿豆叶片中PPO活性的影响为现蕾期B1处理（635.21 U/g）显著高于其他喷施浓度处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为92.71 U/g；盛花期和成熟期B5处理绿豆叶片PPO活性分别为849.99、457.82 U/g，均显著高于其他喷施浓度处理（P<0.05），最大值与最小值的差值分别为 30.22、12.78 U/g。

喷施时期（C）不同水平处理对绿豆叶片PPO活性的影响为现蕾期C1处理（622.31 U/g）显著高于其他喷施时期处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为68.43 U/g；盛花期C4、C5处理绿豆叶片PPO活性分别为 838.19、838.33 U/g，差异不显著（P>0.05），显著高于其他喷施时期处理（P<0.05），最大值与最小值的差值均为14.47 U/g；成熟期C2处理绿豆叶片PPO活性（456.93 U/g）显著高于其他喷施时期处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为11.40 U/g。各因素在成熟期时的极值分别为浸种浓度RA=12.79、喷施浓度RB=18.89、喷施时期RC=11.41，即3个因素对绿豆叶片PPO活性的影响顺序为喷施浓度（B）>浸种浓度（A）>喷施时期（C）。

2.1.4 氨基寡糖素不同处理对绿豆叶片SPAD值的影响

由图4可知，浸种浓度（A）不同水平处理对绿豆叶片SPAD值的影响为现蕾期A2处理（33.96）显著高于其他浸种浓度处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为2.33；盛花期A3与A4差异不显著（P>0.05），A3、A4 显著高于 A1、A5 浸种浓度处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为2.21；成熟期A2与A3处理差异不显著（P>0.05），分别为22.87和23.05，显著高于其他浸种浓度处理（P<0.05），最大值与最小值的差值为1.35。

图4 不同试验因素绿豆叶片SPAD值

喷施浓度（B）不同水平处理对绿豆叶片SPAD值的影响为现蕾期B3与B5差异不显著（P>0.05），显著高于其他喷施浓度处理，最大值与最小值的差值为0.73；盛花期B3处理绿豆叶片SPAD值（42.93）显著高于其他喷施浓度处理，最大值与最小值的差值为0.55；成熟期B4处理绿豆叶片SPAD值（22.89）显著高于其他喷施浓度处理，最大值与最小值的差值为0.79。

喷施时期（C）不同水平处理对绿豆叶片SPAD值的影响为现蕾期C2与C5差异不显著（P>0.05），显著高于其他喷施时期处理，最大值与最小值的差值为0.55；盛花期和成熟期C4处理均显著高于其他喷施时期处理（P<0.05），分别为42.84和22.78，最大值与最小值的差值分别为0.44和0.55。各因素在成熟期时的极值分别为浸种浓度RA=1.35、喷施浓度RB=0.39、喷施时期RC=0.55，即3个因素对绿豆叶片SPAD值的影响顺序为浸种浓度（A）>喷施时期（C）>喷施浓度（B）。

2.2 氨基寡糖素不同处理对绿豆产量及产量因子的影响

2.2.1 对绿豆产量的影响

以25个处理的小区产量为基础数据，得到同一因素不同水平间平均值的极差R和每一因素水平下数据的平均值ki（表3）。由极差R值可知，3个因素对绿豆产量的影响顺序为氨基寡糖素浸种浓度（A）>喷施浓度（B）>喷施时期（C）；在浸种浓度（A）5个水平中A3处理（0.4 g/100 mL）对应的绿豆小区产量最高，为 2.461 kg/12 m2，折合产量为 2 050.83 kg/hm2，说明0.4 g/100 mL是本试验中表现最优的浸种浓度，其次为 0.8 g/100 mL、清水、0.2 g/100 mL，0.1 g/100 mL对应的绿豆小区产量最低；根据极差分析结果可知，影响绿豆产量的次要因素为喷施浓度，在喷施浓度的5个水平中，B4（1.8 g/L）对应的绿豆小区产量最高，为2.387 kg/12 m2，折合产量为1 989.17 kg/hm2，其次为 2.5 g/L、1.4 g/L、1.2 g/L，1.0 g/L对应的绿豆小区产量最低；影响绿豆产量的最次要因素为喷施时期，在喷施时期的5个水平中，C3（盛花期喷施2次）对应的绿豆小区产量最高，为2.318 kg/12 m2，折合产量为 1 931.67 kg/hm2，其次为差异不明显的苗期喷施2次和现蕾期喷施2次，再次为苗期和盛花期各喷施1次，现蕾期和盛花期各喷施1次对应的绿豆小区产量最低。由均值ki可知，氨基寡糖素不同处理绿豆产量最优组合为A3B4C3，即浸种浓度为0.4 g/100 mL、喷施浓度为1.8 g/L、喷施时期为盛花期喷施2次。

表3 绿豆小区产量正交试验结果

2.2.2 对绿豆产量因子的影响

由表4可知，浸种浓度（A）不同水平之间，单株荚数从高到低的顺序为A2>A3>A1>A5>A4，A2和A3差异不显著（P＞0.05），显著高于其他浸种浓度处理（P＜0.05）；单荚粒数从高到低的顺序为A2>A5>A4>A1>A3，A2与其他浸种浓度处理差异显著（P<0.05），A4与A5差异不显著（P>0.05）；单株粒重从高到低的顺序为A3>A2>A1>A5>A4，A3显著高于其他浸种浓度处理（P<0.05）；百粒重从高到低的顺序为A3>A1>A2>A5>A4，A3与A1、A2差异不显著（P>0.05），A3显著高于A4和A5（P<0.05）；小区产量从高到低的顺序为A3>A4>A5>A2>A1，A3显著高于其他浸种浓度处理（P<0.05）。从产量构成要素来看，A3获得高产的主要因素为具有较高的单株粒重和百粒重。

表4 不同处理绿豆产量因子及产量结果

喷施浓度（B）不同水平之间，单株荚数从高到低的顺序为B4>B5>B3>B1>B2，B4显著高于其他喷施浓度处理（P<0.05），B5和B3以及B1和B2差异不显著（P>0.05）；单荚粒数从高到低的顺序为B4>B3>B5>B1>B2，B3与 B4差异不显著（P>0.05），B3、B4与其他喷施浓度处理差异显著（P<0.05）；单株粒重从高到低的顺序为B4>B5>B3>B1>B2，B4显著高于其他喷施浓度处理（P<0.05），B5、B3、B1 处理差异不显著（P>0.05）；百粒重从高到低的顺序为B5>B1>B2>B3>B4，B5与 B1、B2处理差异不显著（P>0.05），B5显著高于B3、B4处理（P<0.05）；小区产量从高到低的顺序为B4>B5>B3>B2>B1，B4显著高于其他处理（P<0.05）。从产量构成因素来看，B4处理获得高产的主要原因为具有较高的单株荚数、单荚粒数和单株粒重。

喷施时期（C）不同水平之间，单株荚数从高到低的顺序为C4>C2>C1>C3>C5，C4处理显著高于其他喷施时期处理（P<0.05）；单荚粒数从高到低的顺序为C2>C3＝C5>C4>C1，C2处理显著高于其他喷施时期处理（P<0.05），C3、C5处理差异不显著（P>0.05）；单株粒重从高到低的顺序为C4>C3>C2>C1>C5，C4处理显著高于其他喷施时期处理（P<0.05）；百粒重从高到低的顺序为C3>C4>C2>C1>C5，C3处理显著高于其他喷施时期处理（P<0.05），C2、C1处理差异不显著（P>0.05），C2处理显著高于C5处理（P<0.05）；小区产量从高到低的顺序为C3>C2>C1>C4>C5，C3处理与其他喷施时期处理差异显著（P<0.05），C1与C4处理差异不显著（P>0.05）。从产量构成因素分析，C3处理获得高产受百粒重的影响较大。

3 讨论与结论

大量研究表明，氨基寡糖素能够提高作物的防御酶活性和抗逆性。彭海莹等[24]研究认为，氨基寡糖素对烟草黑胫病和根黑腐病具有一定的防效，并能显著提高烟草防御酶PAL、SOD、POD的活性；王亚霜[25]研究表明，氨基寡糖素浸泡小麦和玉米种子，对小麦和玉米植株的丙二醛（MDA）含量、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）等酶的活性有一定的调节作用；陈德清等[26]将小麦通过不同浓度氨基寡糖素浸种处理，得出氨基寡糖素能提高小麦免疫诱抗能力和耐盐性，并促进生长。本研究表明，氨基寡糖素不同处理具有调节绿豆叶片中SOD、POD、PPO等防御酶活性的作用。

氨基寡糖素能够增加作物的产量。王亚霜[25]研究表明，使用氨基寡糖素浸泡小麦和玉米种子，在一定范围内对二者的生长具有促进作用，进而影响产量和品质；张素新等[27]研究认为，叶面喷施5%氨基寡糖素水剂在棉花抗早衰、提高产量方面具有显著的促进作用；王胤等[28]在黄瓜生育期施用氨基寡糖素，对黄瓜具有较好的促生和增产效果。本研究表明，氨基寡糖素能明显提高绿豆的产量，且氨基寡糖素不同处理对绿豆产量的影响效果不同，对产量影响最大的处理是浸种浓度，其次是喷施浓度，再次是喷施时期。

根据正交试验的极差分析结果得到，不同氨基寡糖素处理下，绿豆获得最高产量的理论最优组合为A3B4C3，即浸种浓度为0.4 g/100 mL，喷施浓度为1.8 g/L，喷施时期为盛花期喷施2次。但本试验实际测产绿豆获得高产的组合为A3B5C2，即浸种浓度为0.4 g/100 mL，喷施浓度为2.5 g/L，喷施时期为现蕾期喷施2次。这可能是由于各因素存在交互作用，而且绿豆生产是一个复杂的过程，其生长环境因素以及气候因素等也会对整个生育过程造成影响，从而影响产量。